De supermassiva svarta hålen i kärnorna i de mest massiva galaxerna orsakar förödelse på deras omedelbara omgivningar. Under de mest aktiva faserna - när de antänds som lysande kvasarer - startar de extremt kraftfulla och höga hastigheter utflöden av gas.
Dessa utflöden kan svepa upp och värma upp material och spela en viktig roll i bildandet och utvecklingen av massiva galaxer. Astronomer har inte bara observerat dem över det synliga universum, de spelar också en viktig ingrediens i teoretiska modeller.
Men själva utflödets fysiska natur har varit ett långvarigt mysterium. Vilken fysisk mekanism gör att gas når så höga hastigheter och i vissa fall förvisas från galaxen?
En ny studie ger det första direkta beviset på att dessa utflöden påskyndas av energiska strålar som produceras av det supermassiva svarta hålet.
Med hjälp av Very Large Telescope i Chile, ett team av astronomer under ledning av Clive Tadhunter från Sheffield University, observerade den närliggande aktiva galaxen IC 5063. På platser i galaxen där dess jets påverkar områden av tät gas rör sig gasen med extraordinära hastigheter på över 600 000 miles per timme.
"Mycket av gasen i utflödena är i form av molekylärt väte, vilket är bräckligt i den meningen att det förstörs vid relativt låga energier," sade Tadhunter i ett pressmeddelande. ”Jag tycker att det är ovanligt att molekylgasen kan överleva och accelereras av strålar med mycket energiska partiklar som rör sig nära ljusets hastighet.
När strålarna reser genom det galaktiska ämnet, stör de omgivande gaserna och genererar chockvågor. Dessa chockvågor påskyndar inte bara gasen utan värmer också upp den. Teamet uppskattar chockvågorna värmer gasen till tillräckligt höga temperaturer för att jonisera gasen och dissociera molekylerna. Molekylärt väte bildas endast i den betydligt svalare gasen efter chock.
"Vi misstänkte att molekylerna måste ha kunnat reformera efter att gasen hade varit helt upprörd av samspelet med en snabb plasmastråle," sade Raffaella Morganti från Kapteyn Institute Groningen University. ”Våra direkta observationer av fenomenet har bekräftat att denna extrema situation verkligen kan inträffa. Nu måste vi arbeta för att beskriva den exakta fysiken i interaktionen. ”
I det interstellära utrymmet bildas molekylärt väte på ytan av dammkorn. Men i detta scenario kommer dammet troligen att ha förstörts i de intensiva chockvågorna. Även om det är möjligt för molekylärt väte att bildas utan hjälp av dammkorn (som ses i det tidiga universum) är den exakta mekanismen i detta fall fortfarande okänd.
Forskningen hjälper till att svara på en långvarig fråga - tillhandahåller de första direkta bevisen på att strålar påskyndar molekylutflödet som ses i aktiva galaxer - och ställer nya.
Resultaten publicerades i Nature och är tillgängliga online.
